EMISSIONI DA BIOCOMBUSTIBILI 1 Emissioni regolamentate

Le misure legislative finalizzate alla riduzione delle emissioni e lo sviluppo tecnologico hanno portato ad un miglioramento delle prestazioni ambientali dei motori a combustione interna; ciò nonostante il trasporto rappresenta ancora una delle principali fonti di inquinamento delle aree urbane.

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In attesa degli sviluppi tecnologici necessari per arrivare a veicoli ad “emissioni zero” occorre proseguire nell’affinamento delle tecnologie esistenti per migliorare le loro prestazioni am-bientali; per far questo è possibile intervenire migliorando la qualità dei combustibili e degli oli lubrificanti, ottimizzando il processo di combustione e perfezionando i sistemi di trattamento dei prodotti di combustione.

Considerato che il rinnovo del parco veicolare richiede tempi medio-lunghi, l’UE considera l’in-troduzione su larga scala di biocombustibili liquidi e gassosi, utilizzati in miscela con i fossili, un’alternativa capace di produrre effetti in tempi rapidi, in quanto tali miscele sono utilizzabili

con veicoli a motore esistenti ed integrabili nell’attuale sistema di distribuzione del carburante2.

L’effetto dell’utilizzo di carburanti alternativi sulle emissioni inquinanti dei motori è tuttora og-getto di ampia discussione in quanto i risultati degli studi effettuati non sono sempre confron-tabili ed a volte discordano tra loro su alcune tematiche, come risulta possibile verificare

dal-l’esame dei lavori presenti in letteratura3e citati in bibliografia.

Il problematico confronto dei risultati delle esperienze sperimentali può essere in parte ascrivibile ai diversi standard emissivi (Euro I, II, III, IV) dei motori su cui sono effettuati i test ed alle miscele uti-lizzate in quanto queste spesso contengono quote variabili di combustibili tradizionali che a loro volta possono differire per caratteristiche chimico-fisiche. Un’ulteriore variabilità dei risultati è dovuta ai diversi dispositivi di post-trattamento per la riduzione delle emissioni allo scarico, quali catalizzatori ossidanti o filtri antiparticolato. Il calcolo delle emissioni infine viene effettuato utilizzando dei cicli di prova standardizzati che possono interessare l’intero veicolo (prove su rulli) o solo il motore (banco di prova). Questo tipo di valutazioni seppure approvate e ritenute rappresentative, non riescono a ri-specchiare fedelmente l’utilizzo reale dei veicoli e variano a seconda del metodo utilizzato. Tra i numerosi studi reperibili in letteratura, ai fini della nostra trattazione ed in considerazio-ne della completezza dei dati presentati e degli argomenti trattati, è interessante citare quel-lo che è stato sviluppato nel 2000 dall’istituto di ricerca finlandese VTT nell’ambito di un atti-vità dell’IEA (International Energy Agency) sulle emissioni di diverse tipologie di biocombusti-bili utilizzati su mezzi di trasporto pubblici.

Lo studio considerava 11 diverse tipologie di combustibili tra cui:

- diesel conforme alla norma EN590 con un contenuto di zolfo inferiore a 500 ppm; - BioDiesel al 100% derivato da colza, soia e oli vegetali esausti;

- miscela al 30% di BioDiesel con diesel EN590;

- diesel svedese con contenuto di zolfo inferiore a 10 ppm; - miscela al 30% di BioDiesel con diesel a basso tenore di zolfo; - miscela al 15% di etanolo con diesel a basso tenore di zolfo; - una emulsione canadese di diesel e acqua al 10%.

Queste diverse tipologie di combustibili sono state utilizzate in bus omologati Euro II, uno stan-dard molto diffuso anche negli autobus circolanti in Italia. I veicoli erano provvisti di due diverse tipologie di trattamento dei gas esausti; in un caso un catalizzatore ossidante, nell’altro un cata-lizzatore ossidante ed un filtro antiparticolato CRT (Continuosly Regenerating Trap).

I risultati dello studio finlandese hanno evidenziato che miscelando bio-esteri con il diesel fos-sile si è riscontrata una riduzione delle emissioni di CO e di incombusti (HC). Le differenze tra le emissioni considerate diminuiscono se i motori sono provvisti di sistemi di trattamento dei gas di scarico in quanto tali sistemi, in alcuni casi, portano comunque alla riduzione del 95% dell’inquinante trattato. Utilizzando diesel a basso contenuto di zolfo miscelato con il bio-este-re la quantità di particolato prodotto diminuiva ulteriormente.

2Vedi note introduttive Direttiva 2003/30/Ce

3La combustione di gasolio o di una miscela biocombustibile/gasolio in un motore diesel produce oltre

un migliaio di composti più o meno pericolosi per l’ambiente e per l’uomo. La composizione di tale mix varia sensibilmente sotto l’influsso di diversi fattori pertanto una trattazione tecnica esaustiva richiede-rebbe molto spazio ed esula dalle finalità di questo lavoro.

Riguardo al particolato, all’aumentare della quota di biodiesel in miscela, è stata inoltre ri-scontrata una variazione qualitativa dello stesso; ovvero un aumento della Frazione Organica Solubile (SOF) a scapito della frazione carboniosa, nonché una riduzione della granulometria che rende il particolato più facilmente inalabile.

Per quel che riguarda l’azoto lo studio ha evidenziato un aumento lineare delle emissioni di NOx pro-porzionale alla percentuale del combustibile di origine vegetale miscelato. Questo effetto si è ri-scontrato sia con il bio-estere miscelato a diesel ad alto contenuto di zolfo che con quello a basso contenuto di zolfo. Va comunque sottolineato che, con miscele fino al 30% di BioDiesel, l’aumento delle emissioni di NOx è contenuto e non supera il 6-7% rispetto alle emissioni del diesel fossile. Nella figura 1 e nella figura 2 sono riassunti gli effetti sulle emissioni regolamentate e sulla mutagenicità del particolato all’aumentare della quota di bio-estere miscelata con il diesel.

EN590: diesel conforme alla norma EN590

RFD: Swedish Environmental Class 1 diesel fuel. Diesel con contenuto di zolfo <10 ppm W/O cat: senza catalizzatore

OX cat: con catalizzatore ossidante CRT: Continuosly Regenerating Trap Fonte: VTT, 2000

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Esters: Biodiesel

EN590: diesel conforme alla norma EN590 RFD: Swedish Environmental Class 1 diesel fuel. Diesel con contenuto di zolfo <10 ppm

W/O cat: senza catalizzatore OX cat: con catalizzatore ossidante

CRT: Continuosly Regenerating Trap

Ames (TA98): Test di mutagenicità condotto su batteri

PAH14 in PM: Polifenoli aromatici presenti nel par-ticolato

Fonte: VTT, 2000

Figura 2: Gli effetti del BioDiesel sulle emissioni di PM e PAH e sulla mutagenicità (test Ames) del par-ticolato

Figura 3: Variazione delle emissioni di inquinanti in relazione alla quota di BioDiesel

Fonte EPA,2002

L’EPA in uno studio titolato “A Comprehensive Analysis of BioDiesel Impacts on Exhaust Emissions” (EPA420-P-02-001 October 2002) arriva a risultati analoghi ed evidenzia le correla-zioni tra quantità di BioDiesel usato in miscela con il diesel tradizionale e le emissioni degli inquinanti nei gas esausti dei motori.

La Figura 3 mostra la sintesi dei risultati che sostanzialmente indicano una diminuizione gene-ralizzata degli inquinanti ad eccezione degli NOx che aumentano fino al 10% rispetto al diesel convenzionale.

3.2 Emissioni non regolamentate

Le emissioni di gas ad effetto serra derivate dall’utilizzo dei biocombustibili sono da tempo og-getto di studi che comprendo non solo la fase di combustione ma si estendono all’intero ciclo di vita utilizzando la metodologia LCA (Life Cycle Assessment).

In questo campo, recentemente (2004), è stato svolto uno studio da JRC/EUCAR/CONCAWE per conto della Commissione Europea nel quale sono stati comparati, in termini di costo e di

CO₂evitata, differenti biocombustibili considerando l’intero ciclo di vita “well to wheels”,

ov-vero dal pozzo alle ruote.

I risultati hanno mostrato che tutti i biocombustibili contribuiscono ad evitare delle quote va-riabili di emissione di gas serra a seconda della tecnologia utilizzata per la loro produzione e per il loro utilizzo. Il biocarburante più vantaggioso è risultato comunque il bio-metano deriva-to dalla digestione anaerobica dei rifiuti e dei reflui zootecnici, in quanderiva-to il suo utilizzo ne evita l’immissione in atmosfera.

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Figura 4: Emissioni inquinanti flotta ATAC – Stima Anno2004

Fonte: ATAC, 2005.

4. CONFRONTO CON LE EMISSIONI DEI COMBUSTIBILI FOSSILI NEL TRASPORTO